CN107708907B - 铝结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在具有中空结构体和筒状部件的铝结构体中，能够在中空结构体的外表面及内表面两面都容易地形成健全的角焊缝的制造方法。准备复合板，该复合板具有包含由铝材形成的芯材、由Al‑Si系合金形成的第1钎料以及由具有570℃以下的固相线温度的由Al‑Si系合金形成的第2钎料的多层结构，且在多层结构的至少1层中含有破坏氧化膜的元素。准备由铝材形成的筒状部件(3)。由复合板制造具有贯穿孔(211)并且外表面侧由第1钎料形成的中空结构体(2)。将筒状部件(3)插入贯穿孔(211)组装成筒状部件(3)的端部被配置到中空结构体(2)内部的铝结构体(1)。在不活泼气体气氛中对铝结构体(1)加热，进行中空结构体(2)与筒状部件(3)的钎焊。

Description

铝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝结构体的制造方法，该铝结构体具有中空结构体和插入该中空结构体的筒状部件。
背景技术
铝材具有导热系数高、分量轻等种种优点。因此，近年来，为了将组装到空调或汽车等的并流式热交换器形成为铝制的研究在活跃地进行(例如，专利文献1)。
被例示为并流式热交换器的具备含贯穿孔的中空结构体以及被插入到上述贯穿孔的筒状部件的铝结构体，通常通过将中空结构体与筒状部件钎焊而制造。作为铝结构体的钎焊方法，经常使用如下的所谓的助焊剂钎焊法，即，使用由Al-Si(铝-硅)系合金构成的钎料，在钎料上涂布氟化物系的助焊剂后，在氮气氛下对被处理物加热从而对其进行钎焊。钎料被设在中空结构体的内表面以及外表面，根据情况有时也被设在筒状部件的外表面。
然而，在助焊剂钎焊法中，当助焊剂的涂布量不足时，待钎焊的铝材的表面所存在的氧化膜的破坏可能变得不充分。结果，引起钎焊性的降低，根据情况可能会发生钎焊不良。
另外，例如在热交换器中，存在有对铝结构体的外表面实施表面处理的工序，该工序中使用酸等洗去助焊剂残渣的作业的成本负担被视为问题。进一步地，近年来，特别是在汽车用的热交换器中，热交换器的进一步的小型化、轻量化受到强烈期待，热交换器内部的制冷剂流路随之变得细微化。为此，产生了在进行钎焊后，制冷剂流路被助焊剂残渣堵塞的问题。
而且，助焊剂钎焊法中使用的氟化物系助焊剂具有因与铝材中所含有的Mg(镁)反应而被消耗，引起钎焊性的恶化的问题。为此，助焊剂钎焊法难以对含Mg的高强度材料进行钎焊。而且，由于不能使用高强度材料，铝材的薄壁化乃至铝结构体的轻量化都存在极限。
因此，提出了所谓的无助焊剂钎焊法，即，向钎料中添加具有破坏氧化膜的功能的Mg等，不使用助焊剂而在不活泼气体气氛下进行钎焊。例如在专利文献2中，提出了如下方法，即，使用Al-Si-Mg系合金钎料，在非氧化性气体气氛下以无助焊剂的方式进行钎焊。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-67994号公报
专利文献2：日本特开平11-285817号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，与助焊剂钎焊法相比，无助焊剂钎焊法存在如下问题，即，根据被处理物的形状或结构以及形成钎焊接合的位置不同，钎焊接合的质量容易恶化。例如，在利用无助焊剂钎焊法进行中空结构体和筒状部件的钎焊的情况下，存在由加热产生的钎料被引入到中空结构体的内部从而在中空结构体的外表面难以形成角焊缝(fillet)的问题。由于在中空结构体的外表面的角焊缝断裂的产生，有可能成为外观上的问题，因此不为优选。
为了改善无助焊剂钎焊法的钎焊性，也考虑到如下方法，即，提高不活泼气体的纯度以使氧浓度或露点降低，或者使用高纯度的氩气作为不活泼气体等方法。然而，这些方法除了使角焊缝形成于中空结构体的外表面的效果不充分以外，还具有生产率或成本方面的问题，从而难以应用于量产设备。
另外，在中空结构体与筒状部件的接合中，需要使插入筒状部件的贯穿孔的尺寸比筒状部件略大。因此，在筒状部件的外表面与中空结构体之间形成一定程度的间隙。虽然也对通过严格控制该间隙来改善钎焊性的方法进行研究，但与上述一样，由于对钎焊性的改善效果、生产率以及成本方面的问题，难以在工业规模上应用上述方法。
钎料被引入到中空结构体的内部的现象被认为是例如由如下机理引起的。在无助焊剂钎焊法中，通过用添加到钎料或芯材中的Mg等元素破坏存在于钎料以及对象材料表面的氧化膜来进行钎焊。加热开始后到钎料开始熔融为止的期间，Mg等在固体钎料中扩散并移动到表面。因此，到钎料开始熔融为止的期间，对钎料的氧化膜的破坏缓慢进行，对象材料的氧化膜几乎没有被破坏。
钎料刚开始熔融后，钎料以及对象材料中的任意一方的氧化膜均没有被充分破坏。因此，角焊缝的形成缓慢进行。
此时，在中空结构体的内部，由于中空结构体的内表面等被氧化，从而气氛中的氧减少。而且，气氛难以从外部空间流入中空结构体的内部。结果，与外部空间相比，中空结构体内部的气氛的氧浓度变低。因此，与存在于中空结构体的外部的氧化膜相比，存在于中空结构体的内部的氧化膜更快地被破坏。结果，存在于中空结构体内部的钎料变得能够比存在于外部的钎料更早流动，在中空结构体的内部，即，例如在筒状部件与中空结构体的被接合部的内表面优先形成角焊缝。
钎料的熔融进一步进行，当中空结构体的外表面的钎料变得能够流动时，将成为中空结构体的内部与外部通过钎料相连的状态。因此，外表面的钎料被引入到中空结构体的内部，在中空结构体的外表面难以形成角焊缝。
基于无助焊剂钎焊法的铝结构体的钎焊除了如上所述难以稳定地形成良好的钎焊接合以外，可使用的材料或钎焊设备的限制也大。因此，利用无助焊剂钎焊法的铝结构体的钎焊在工业规模上长期持续的例子迄今为止都不存在。但是，无助焊剂钎焊法能够避免因助焊剂所致的堵塞或助焊剂残渣的不利影响，能够避免因助焊剂的涂布不均匀所致的钎焊不良的产生，能够应用高强度材料，并且，能够使铝材薄壁化等，能够解决助焊剂钎焊法难以实现的问题。因此，无助焊剂钎焊法的实用化受到强烈期待。
本发明是鉴于上述背景而做出的，目的在于提供一种在具有中空结构体和筒状部件的铝结构体中，能够在中空结构体的外表面和内表面这两面都容易地形成健全的角焊缝的制造方法。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方式在于一种铝结构体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤，即：
准备复合板，该复合板具有包含芯材、第1钎料以及第2钎料的多层结构，并且在该多层结构的至少1层中含有破坏氧化膜的元素，其中，芯材由铝材形成，第1钎料由Al-Si系合金形成并配置在所述芯材的一个面，第2钎料由包含Cu及Zn中的至少一方并具有570℃以下的固相线温度的Al-Si合金形成，并配置在所述芯材的另一个面；准备筒状部件，该筒状部件由铝材形成；由所述复合板制造中空结构体，该中空结构体具有使该筒状部件插入的贯穿孔，并且该中空结构体的外表面侧由所述第1钎料形成；
将所述筒状部件插入所述贯穿孔而组装成铝结构体，在该铝结构体中，所述筒状部件的端部被配置到所述中空结构体的内部；
在不活泼气体气氛中对该铝结构体进行加热，进行将所述中空结构体与所述筒状部件接合的钎焊处理。
发明效果
在上述铝结构体的制造方法中，上述中空结构体被制造为将上述第1钎料配置在外表面侧并将上述第2钎料配置在内表面侧。如上所述，上述第2钎料具有上述特定范围的固相线温度。因此，当上述铝结构体的上述钎焊处理开始时，来源于上述第2钎料的钎料能够比上述第1钎料先流动。其结果，使来源于上述第2钎料的钎料向存在于上述中空结构体的内部的被接合部供给，形成角焊缝。
另一方面，来源于上述第1钎料的钎料直至在上述中空结构体内部的被接合部形成角焊缝而停留在上述中空结构体外表面，并在内表面侧形成角焊缝后将能够流动。其结果，来源于上述第1钎料的钎料难以被引入上述中空结构体的内部。而且，由于能够将来源于上述第1钎料的钎料向存在于上述中空结构体的外表面的被接合部供给，因此在中空结构体的外表面能够容易地形成角焊缝。
上述的结果为，上述制造方法能够在上述中空结构体与上述筒状部件的被接合部的内表面及外表面两面都容易地形成健全的角焊缝。
而且，如上所述，上述制造方法通过将进行钎焊处理前的上述铝结构体设为上述特定构成，从而在上述中空结构体的两个表面都能够形成健全的角焊缝。因此，与对钎焊时的气氛进行管理或对筒状部件与中空结构体的间隙进行管理的方法相比，成本负担更小，而且在外表面形成健全的角焊缝的效果好。
只要是具有中空结构体和筒状部件的铝结构体，不论是什么用途都能应用上述制造方法，能够特别合适地应用于配备在空调或汽车等中的并流式热交换器。
附图说明
图1是表示实施例中的模拟并流式热交换器的测试体的主要部分的立体图。
图2是实施例中的测试体的主要部分的剖视图。
图3是表示图2的III-III线箭头方向剖视图中的中空结构体与筒状部件的被接合部以及中空结构体与分隔部的被接合部的放大图。
图4是表示图2中的头部与箱部的被接合部的放大图。
具体实施方式
在上述铝结构体的制造方法中，构成上述芯材及上述筒状部件的“铝材”可以是纯铝，也可以是铝合金。
另外，上述筒状部件例如既可以是挤压管或挤压多孔管等挤压型材，也可以是将铝板成形为筒状而得到的成形板材。对上述挤压型材而言，也可以在其外表面层叠钎料。另外，上述成形板材也可以由将芯材与钎料层叠而得到的钎焊板制造。
构成上述中空结构体的复合板具有包含上述芯材、上述第1钎料和上述第2钎料的多层结构。即，上述复合板既可以是在芯材的两面配置有钎料的3层复合板，也可以是在芯材与钎料之间配置有具有与二者不同的化学成分的中间材料的4层以上的多层复合板。
另外，上述复合板在上述多层结构的至少1层中含有破坏氧化膜的元素。由此，能够实现无助焊剂钎焊。作为破坏氧化膜的元素，例如有Mg(镁)、Li(锂)、Be(铍)、Ba(钡)以及Ca(钙)等。
如以下所述，只要是在钎料中能够溶出的结构，就不需要使多层结构所包含的所有层都含有这些元素。例如，在芯材中含有Mg等的情况下，第1钎料、第2钎料以及中间材料等中可以不含有Mg等。另一方面，在第1钎料或第1钎料与芯材之间的中间材料中含有Mg等的情况下，难以使Mg等扩散至第2钎料并溶出到钎料中。因此，在此情况下，需要使第2钎料或芯材中含有Mg等。
上述芯材也可以由如下的铝合金构成，该铝合金含有Mg：0.2～1.3％(质量％，以下相同)，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。芯材中所含的Mg在钎焊处理过程中溶出到来源于第1钎料和来源于第2钎料的钎料中。由此，能够利用从芯材溶出的Mg破坏存在于中空结构体或筒状部件等的表面的氧化膜。其结果，能够更容易地形成健全的角焊缝。
在Mg的含量不足0.2％的情况下，破坏氧化膜的效果可能会变得不充分。另一方面，在Mg的含量超过1.3％的情况下，在进行钎焊处理时可能会发生钎料向芯材渗透的被称为“侵蚀”的现象，从而降低钎焊性。而且，在此情况下，因为溶出到钎料的Mg的量增多，从而钎料的表面张力降低，可能引起形成角焊缝的能力的减低。
上述第1钎料也可以由如下的铝合金构成，该铝合金必须含有Si：6～13％，还含有选自Mg：0.2～1.2％、Li：0.004～0.1％、Be：0.004～0.1％以及Ca：0.005～0.03％中的1种或者2种以上，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。通过将Si的含量设定为上述特定范围，能够向存在于中空结构体的外表面的被接合部提供足够量的钎料，从而提升钎焊性。
另外，通过将Mg、Li、Be以及Ca的含量设为上述特定范围，能使这些元素在钎焊处理过程中溶出到钎料中，破坏存在于被接合部的氧化膜。其结果，能够容易地形成健全的角焊缝。
在第1钎料中的Si的含量不足6％的情况下，可能发生在钎焊处理过程中产生的钎料的量不足、或者钎料的流动性降低等问题。结果，可能引起钎焊性的降低。另一方面，在Si的含量超过13％的情况下，钎料可能会过度流动。而且，在此情况下，在第1钎料的轧制时容易发生裂化。
在Mg、Li、Be以及Ca的含量不足上述特定范围的情况下，破坏氧化膜的效果可能变得不充分。另一方面，在这些元素的含量超过上述特定范围的情况下，在上述第1钎料形成来源于Mg等的牢固的氧化膜，可能引起钎焊性的下降。
构成上述第1钎料的铝合金还可以含有Bi(铋)：0.004～0.2％。Bi通过存在于钎料中而使表面张力降低，作为结果，能够使钎焊性提升。在Bi的含量不足0.004％的情况下，使表面张力降低的效果变得不充分。另外，在Bi的含量超过0.2％的情况下，在第1钎料的轧制时容易发生裂化。进一步地，在此情况下，如果钎料的表面张力过度地降低，反而可能使形成角焊缝的能力降低。
上述第2钎料由如下的Al-Si系合金构成，该Al-Si系合金含有Cu和Zn中的至少一方并具有570℃以下的固相线温度。通过将第2钎料的固相线温度设为上述特定范围，能够使来源于第2钎料的钎料比来源于第1钎料的钎料先流动，并在存在于中空结构体的内部侧的被接合部先形成角焊缝。结果，在中空结构体的外表面及内表面两面都能够容易地形成健全的角焊缝。
在第2钎料的固相线温度超过570℃的情况下，难以使来源于第2钎料的钎料比来源于第1钎料的钎料先流动。因此，在此情况下，来源于第1钎料的钎料容易被引入中空结构体的内部，在中空结构体的外表面可能会发生角焊缝断裂等。
具体而言，构成第2钎料的Al-Si系合金必须含有Si：6～13％，优选还含有Cu：0.2～2％以及Zn：2～6％中的至少一种。在此情况下，能够容易地实现上述特定范围的固相线温度。在Cu及Zn的含量均不足上述特定范围的情况下，第2钎料的固相线温度可能会超过570℃。另一方面，在Cu和Zn中任何一方的含量超过上述特定范围的情况下，在第2钎料的轧制时可能发生裂化。此外，第2钎料中的Si的作用效果及其限定原因与第1钎料一样。
在上述芯材与上述第1钎料之间配置有中间材料的情况下，中间材料可以由如下的铝合金构成，该铝合金含有选自Li：0.05％以上、Be：0.05％以上、Ba：0.05％以上、以及Ca：0.05％以上中的1种或2种以上，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。中间材料中所含有的上述元素在钎焊处理过程中溶出到来源于第1钎料的钎料中，能够破坏氧化膜。结果，能够容易地形成健全的角焊缝。
在中间材料中仅含有上述4种元素中的任意1种的情况下，通过将该元素的含量设为0.05％以上，能够充分获得破坏氧化膜的效果。另外，在中间材料中含有上述4种元素中的2种以上的情况下，通过将至少1种元素的含量设为0.05％以上，能够充分获得破坏氧化膜的效果。
上述4种元素的含量的上限根据第1钎料与中间材料的厚度的比率而变化。具体而言，在假设上述4种元素全部溶出到来源于第1钎料的钎料中的情况下，优选钎料中上述元素的合计量在0.15％以下，更优选在0.1％以下。例如，在中间材料具有第1钎料的1/5的厚度、中间材料中含有Li以及Be的情况下，优选将中间材料中的Li和Be的合计量设为0.75％以下，更优选设为0.5％以下。
在钎料中的上述元素的合计量超过0.15％的情况下，钎焊处理过程中会形成该元素的氧化物，可能引起钎焊性的降低。而且，在中间材料中的上述元素的合计量超过1.5％的情况下，中间材料在铸造或轧制时容易发生裂化。
构成上述中间材料的铝合金还可以含有Si：4～13％。在此情况下，由于在钎焊处理过程中第1钎料和中间材料同时开始熔融，因此中间材料中的Li等迅速地溶出到钎料中。结果，能够更早开始进行氧化膜的破坏，特别是在升温速度快的情况下能够进一步提升钎焊性。
在中间材料中的Si的含量不足4％的情况下，由于中间材料的熔融的开始被延迟，因此上述的效果可能变得不充分。另一方面，在Si的含量超过13％的情况下，芯材的溶解量变得过多，可能引起钎焊性的降低。而且，在此情况下，在中间材料的轧制时容易发生裂化。
构成上述中间材料的铝合金还可以含有Zn：0.2～6％以及Cu：0.1～3％中的至少一种。在此情况下，由于中间材料的固相线温度降低，因此，在第1钎料即将熔融前，能够使Li等向第1钎料的扩散速度增加。结果，能够进一步提升破坏氧化膜的效果。
在Zn以及Cu的含量均不足上述范围的情况下，由于中间材料的固相线温度不会充分降低，因此上述效果可能变得不充分。另一方面，在Zn或Cu中的至少一方的含量超过上述范围的情况下，在中间材料的轧制时容易发生裂化。
构成上述中间材料的铝合金还可以含有Mg：0.2～6％。Mg与上述Li等同样地具有破坏氧化膜的作用。因此，通过使上述中间材料中含有上述特定范围的Mg，除了基于Li等实现的破坏氧化膜的效果以外，还能够获得基于Mg实现的破坏氧化膜的效果，从而能够进一步促进氧化膜的破坏。
在中间材料中的Mg的含量不足0.2％的情况下，基于Mg实现的上述效果可能变得不充分。另一方面，在Mg的含量超过6％的情况下，在中间材料的轧制时容易发生裂化。
上述复合板的中间材料可以由必须含Mg的铝合金替代上述必须含Li等的铝合金来构成。即，上述中间材料可以由如下的铝合金构成，该铝合金含有Mg：0.2～6％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。在此情况下，由于氧化膜被溶出到来源于第1钎料的钎料中的Mg破坏，因此也能够更加容易地形成健全的角焊缝。在中间材料中的Mg的含量不足0.2％的情况下，基于Mg实现的上述效果可能变得不充分。另一方面，在Mg的含量超过6％的情况下，在中间材料的轧制时容易发生裂化。
构成上述中间材料的铝合金还可以含有Si：4～13％。Si的作用效果以及对其含量进行限定的理由与上述含Li等的中间材料的情况是一样的。
此外，在构成第1钎料的铝合金中必须含有Li等的情况与必须含有Mg的情况中的任意一种情况下，上述中间材料还可以含有Bi：0.02～1.2％。中间材料中的Bi溶出到来源于第1钎料的钎料中，能够降低钎料的表面张力从而提升钎焊性。在Bi的含量不足0.02％的情况下，降低表面张力的效果变得不充分。而且，在Bi的含量超过1.2％的情况下，在中间材料的轧制时容易发生裂化。进一步地，在此情况下，钎料的表面张力过度降低，反而可能使形成角焊缝的能力降低。
在上述制造方法中，准备好具有上述构成的复合板以及筒状部件后，由复合板制造上述中空结构体。其后，将筒状部件插入中空结构体的贯穿孔从而组装成铝结构体，并进行利用无助焊剂钎焊法将上述中空结构体与上述筒状部件接合的钎焊处理。
在此，优选在进行上述钎焊处理前利用酸或碱对上述中空结构体进行蚀刻。由此，将在形成为中空结构体为止的期间于表面上形成的氧化膜去除。虽然从进行了蚀刻后到进行钎焊处理为止的期间自然形成氧化膜，但该氧化膜比利用蚀刻去除的氧化膜脆弱。因此，能够在钎焊处理过程中容易地破坏氧化膜，结果，能够进一步提升钎焊性。
作为钎焊处理时的气氛，可使用氮、氩以及氮和氩的混合气体等工业上可利用的不活泼气体。从提升钎焊性的观点出发，优选为不活泼气体的氧浓度低。具体而言，例如可优选使用氧浓度为50ppm以下的不活泼气体。
钎焊处理时的加热温度优选为585～620℃，进一步优选为590～610℃。在加热温度不到585℃的情况下，钎料的流动性不充分，可能引起钎焊性的降低。另一方面，在加热温度超过620℃的情况下，上述芯材可能发生侵蚀。而且，从抑制升温过程中铝结构体的不必要的氧化的观点出发，钎焊处理时的升温速度优选为采用尽可能快的速度。
上述制造方法也适宜于进行上述中空结构体中容纳有内置部件的铝结构体的钎焊的情况。在利用以往的钎焊法进行具有内置部件的铝结构体的钎焊的情况下，随着钎料的熔融的进行，存在于中空结构体内部的被接合部，即，内置部件与中空结构体的抵接部或中空结构体与筒状部件的抵接部的内表面侧等经由熔融后的钎料成为相连的状态。因此，与不具有内置部件的情况相比，引入存在于中空结构体内部的被接合部的钎料的量容易增多。结果，出现在中空结构体的外表面难以形成角焊缝的问题。
对此，根据上述制造方法，存在于中空结构体内部的第2钎料比第1钎料先熔融，并在存在于中空结构体内部的被接合部形成角焊缝。因此，在第1钎料变得可流动时，能够容易地避免内置部件和中空结构体的抵接部与熔融的第1钎料相连的情况。因此，根据上述制造方法，即使在中空结构体中容纳有内置部件的情况下，也能抑制钎料向中空结构体内部的引入。其结果，在中空结构体的两个表面能够容易地形成健全的角焊缝。
实施例
(实施例)
关于上述铝结构体的制造方法的实施例，用图进行说明。本实施例的铝结构体1具有模拟并流式热交换器的结构，如图1所示，铝结构体1具有中空结构体2、插入到中空结构体2的多个筒状部件3、以及配置在相邻的筒状部件3之间的外翅片4。中空结构体2、筒状部件3以及外翅片4通过无助焊剂钎焊法相互接合。
如图1及图2所示，中空结构体2呈筒状，具有头部21和箱部22，其中，头部21具备供筒状部件3插入的贯穿孔211，箱部22与头部21相对配置。如图1所示，在由头部21及箱部22构成的箱主体部20的内部，容纳有用于调整箱主体部20的流路的分隔部23。另外，箱主体部20的两端由盖部(省略图示)关闭。头部21、箱部22以及盖部由具有包含芯材、第1钎料、第2钎料的多层结构的复合板制造，其中，芯材由铝材形成，第1钎料配置于芯材的一个面，第2钎料配置于芯材的另一面。并且，中空结构体2被制造为，使头部21、箱部22以及盖部的第1钎料配置在外表面侧，使第2钎料配置在内表面侧。分隔部23由铝材的单板构成。此外，也可以由复合板构成分隔部23。
第1钎料由Al-Si系合金构成。第2钎料由如下的Al-Si系合金构成，该Al-Si系合金含有Cu和Zn中的至少一方并具有570℃以下的固相线温度。而且，在复合板的多层结构中，至少1层中含有破坏氧化膜的元素。
筒状部件3由铝材构成。此外，在图1中示出了将铝材挤压成型而形成的挤压多孔管的例子，但也可以使用将板材加工为筒状而形成的成形板材以代替挤压多孔管。
如图1所示，在本实施例中，相邻的筒状部件3之间配置有由铝材形成的外翅片4。外翅片4可以由在芯材的两面配置有钎料的双面钎焊板构成。在筒状部件3在外表面具有钎料的情况下，外翅片4可以是不具有钎料的裸翅片。本实施例的外翅片4为将双面钎焊板成形为波纹型的波纹翅片。
由如上所述那样所准备的头部21、箱部22、分隔部23以及盖部组装成中空结构体2之后，将筒状部件3插入中空结构体2的贯穿孔211。然后，在相邻的筒状部件3之间配置外翅片4，组装成图1所示的铝结构体1。
其后，在不活泼气体气氛中对铝结构体1进行加热，进行将头部21、箱部22、分隔部23、盖部以及筒状部件3同时接合的钎焊处理。
在钎焊处理过程中，当铝结构体的温度上升时，比第1钎料先达到第2钎料的固相线温度，第2钎料开始熔融。当温度进一步上升时，第2钎料变得能够流动。由此，在存在于中空结构体2的内侧的被接合部，即，例如，在箱主体部20与分隔部23的被接合部24(参见图3)或者在头部21与箱部22的被接合部25(参见图4)的内表面，形成角焊缝F1、F2。另外，根据头部21的形状不同，在筒状部件3与头部21的被接合部26(参见图3)的内表面也形成角焊缝F3。
第1钎料比第2钎料后达到固相线温度，在存在于中空结构体2的内部的被接合部形成角焊缝后变得能够流动。因此，来源于第1钎料的钎料难以引入中空结构体2的内部。结果，利用来源于第1钎料的钎料，在存在于中空结构体2的外表面的被接合部，即，例如，在筒状部件3与头部21的被接合部26(参见图3)的外表面侧或者在头部21与箱部22的被接合部25(参见图4)的外表面侧，形成角焊缝F4、F5。此外，为了方便起见，省略图1和图2中的角焊缝F1至F5的记载。
另外，如1所示，在本实施例中，通过上述的钎焊处理，使外翅片4与筒状部件3接合。由此，能够得到各构成配件通过钎焊进行接合的铝结构体1。
在本实施例中，示出了在中空结构体2中容纳有作为内置部件的分隔部23的例子，但是在中空结构体2的内部容纳有除分隔部23以外的内置部件的情况下，也能实现与上述同样的作用效果。即，例如，在中空结构体2的内部容纳有内翅片或实心的嵌入部件等的情况下，与上述同样地，第2钎料比第1钎料先熔融并在随后流动。因此，在中空结构体2与内翅片等的被接合部先形成角焊缝，能够抑制第1钎料向中空结构体的内部引入。
(实验例)
本实验例是将上述实施例中的复合板或筒状部件3的材料进行各种变更并评价钎焊性的例子。以下，详细说明本在实施例中使用的测试体的制造方法和评价方法。
＜构成配件的准备＞
·头部21、箱部22以及盖部
如表1～表4所示，准备好对多层结构的层构成进行各种变更的复合板后，对复合板施以冲压加工而制造出图1以及图2所示的头部21、箱部22以及盖部。材料A1～A6(参见表1)具有由芯材、层叠于芯材的一个面的第1钎料、层叠于芯材的另一个面的第2钎料构成的3层结构。材料B1～B25(参见表1～表4)具有依次层叠有第1钎料、中间材料、芯材以及第2钎料的4层结构。材料C1～C2具有依次层叠有第1钎料、第1中间材料、芯材、第2中间材料以及第2钎料的5层结构(参见表4)。
复合板的板厚均为1.2mm。第1钎料及第2钎料的包覆率、即各钎料的厚度相对于复合板的整体板厚的比率均被设为5％。而且，如表1～表4所示，中间材料的包覆率被设为1％或者2.5％中的任意一个。
·分隔部23
作为分隔部23，使用了由JIS A3003合金形成的厚度为1.2mm的板材。
·筒状部件3
如表5及表6所示，作为筒状部件3，使用了挤压多孔管或者由单面钎焊板形成的成形板材中的任意一个。
挤压多孔管由如下的1000系合金制得，该1000系合金含有Cu(铜)：0.4％以及Mn(锰)：0.1％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。并且，挤压多孔管的壁部的厚度被设为0.25mm。
成形板材由单面钎焊板制得，该单面钎焊板由芯材和层叠在芯材的单面的钎料形成，且具有0.25mm的板厚。成形板材呈筒状，在外表面配置有钎料。
单面钎焊板的芯材为如下的3000系合金，该3000系合金含有Si：0.15％、Cu：0.1％、Mn：1.2％以及Mg：0.3％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。而且，单面钎焊板的钎料为如下的Al-Si系合金，该Al-Si系合金含有Si：10％、Mg：0.1％以及Bi：0.05％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。钎料的包覆率被设为10％。
·外翅片4
外翅片4由双面钎焊板制得，该双面钎焊板由芯材以及层叠在芯材的两面的钎料形成，且具有0.1mm的板厚。
双面钎焊板的芯材为如下的铝合金，该铝合金含有Mn:1.2％、Mg：0.4％以及Zn：0.1％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。并且，双面钎焊板的钎料均为如下的Al-Si系合金，该Al-Si系合金含有Si：10％以及Bi：0.05％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。任意一个面的钎料的包覆率均被设为10％。
＜测试体的组装＞
将上述各构成配件浸渍到丙酮中进行了脱脂处理。接着，如表1～表4所示，关于一部分由复合板形成的配件，利用酸或碱进行蚀刻而将氧化膜去除。在利用酸进行蚀刻的情况下，在浓度为2％的氢氟酸水溶液中将配件浸渍60秒，接着，将配件水洗后进行干燥。另外，在利用碱进行蚀刻的情况下，在浓度为5％、温度为50℃的氢氧化钠水溶液中将配件浸渍30秒，接着，将配件水洗后进行干燥。
然后，将各配件如表5及表6所示那样进行组合后利用夹具进行固定，组装出图1所示的铝结构体1(测试体1～37)。
＜钎焊处理＞
使用氮气炉进行钎焊处理，该氮气炉具有预热室和与预热室连接的钎焊室，且能够利用氮气对炉内进行置换。钎焊处理按照如下步骤进行。在各测试体的筒状部件3与头部21的被接合部26的附近安装热电偶后，将测试体配置于预热室。在预热室内使测试体的温度升温到450℃后，将测试体移动到钎焊室，并使测试体的温度升温到600℃。当测试体的温度达到600℃后，立即将测试体移动到预热室。然后，在预热室内冷却直至温度变为540℃后，将测试体取出到炉外。根据以上步骤进行钎焊处理，完成测试体的钎焊。
将上述的钎焊处理中的预热室以及钎焊室内的气氛设为氧浓度为12～17ppm的氮气气氛。并且，将被配置在预热室的测试体达到450℃为止的时间设为20分钟左右。如表5及表6所示，将被移动到钎焊室的测试体达到600℃为止的升温时间设为12分钟或3分钟中的任意一个。
＜评价＞
对钎焊后的测试体进行目视观察并对角焊缝的形成状态进行评价。在本例中，对如下2处进行目视观察，即，在头部21与筒状部件3的被接合部26的外表面形成的角焊缝F4(参见图3)，以及在头部21与箱部22的被接合部25的外表面形成的角焊缝F5(参见图4)。将其结果示出在表5及表6中。
此外，在表5和表6中的“角焊缝的形成状态”栏中示出的记号分别为对应于以下状态的记号。在记号A～E中，D以及E的状态由于可能牵涉到泄露不良而被判定为不合格。
A：均匀地形成了大尺寸的角焊缝
B：均匀地形成了尺寸比A小的角焊缝
C：虽然形成了尺寸比B小的角焊缝或者尺寸不均匀的角焊缝，但未产生角焊缝断裂
D：局部地产生角焊缝断裂，角焊缝变得不连续
E：与D相比产生了较多的角焊缝断裂，或者未形成角焊缝
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
由表5和表6可知，关于测试体1～测试体27，在进行钎焊处理之前的中空结构体2的内部配置有具有上述特定范围的固相线温度的第2钎料。因此，测试体1～测试体27在头部21与筒状部件3的被接合部26以及头部21与箱部22的被接合部25中的任意一个被接合部处，均能够形成良好的角焊缝F4、F5。而且，虽然表5和表6中没有记载，但关于测试体1～测试体27，在存在于中空结构体2的内侧的被接合部，即，在箱主体部20与分隔部23的被接合部24或者在头部21与箱部22的被接合部25的内表面侧等，也能够形成良好的角焊缝(角焊缝F1～F3)。
而且，复合板的芯材、第1钎料、第2钎料或中间材料的化学成分在上述特定范围内的测试体，能够容易地增大角焊缝的尺寸，并且能够形成均匀的角焊缝。
另一方面，表6所示的测试体28中，由于芯材层、第1钎料层以及第2钎料层的任意一个均使用了不含有Mg等破坏氧化膜的元素的复合板，因此在头部21与筒状部件3的被接合部26以及头部21与箱部22的被接合部25几乎没有形成角焊缝。
关于测试体29～33以及测试体36、37，由于第2钎料层的固相线温度超过了570℃，因此头部21与筒状部件3的被接合部26以及头部21与箱部22的被接合部25的角焊缝变得不连续。
关于测试体34，由于中间材料的Si的量较多，因此，在中间材料的轧制时发生了裂化。结果，没能制成测试体。
关于测试体35，由于第1钎料的Si的量较少，因此钎料的量不足。结果，头部21与筒状部件3的被接合部26以及头部21与箱部22的被接合部25的角焊缝变得不连续。

Claims (29)

1.一种铝结构体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤，即：
准备复合板，该复合板具有包含芯材、第1钎料以及第2钎料的多层结构，并且在该多层结构的至少1层中含有破坏氧化膜的元素，其中，芯材由铝材形成，第1钎料由Al-Si系合金形成并配置在所述芯材的一个面，第2钎料由包含Cu和Zn中的至少一方并具有570℃以下的固相线温度的Al-Si系合金形成，并配置在所述芯材的另一个面；
准备筒状部件，该筒状部件由铝材形成；
由所述复合板制造中空结构体，该中空结构体具有使该筒状部件插入的贯穿孔，并且该中空结构体的外表面侧由所述第1钎料形成；
将所述筒状部件插入所述贯穿孔而组装成铝结构体，在该铝结构体中，使所述筒状部件的端部被配置到所述中空结构体的内部；
通过在不活泼气体气氛中对该铝结构体进行加热并且使所述第2钎料比所述第1钎料先流动，进行将所述中空结构体与所述筒状部件接合的钎焊处理。
2.根据权利要求1所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述芯材含有Mg：0.2～1.3％，其中，％为质量％，以下相同，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。
3.根据权利要求1所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述复合板还具有配置在所述芯材与所述第1钎料之间的中间材料，该中间材料含有选自Li：0.05％以上、Be：0.05％以上、Ba：0.05％以上以及Ca：0.05％以上中的1种或2种以上，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。
4.根据权利要求2所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述复合板还具有配置在所述芯材与所述第1钎料之间的中间材料，该中间材料含有选自Li：0.05％以上、Be：0.05％以上、Ba：0.05％以上以及Ca：0.05％以上中的1种或2种以上，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。
5.根据权利要求3所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Si：4～13％。
6.根据权利要求4所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Si：4～13％。
7.根据权利要求3所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Zn：0.2～6％以及Cu：0.1～3％之中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Zn：0.2～6％以及Cu：0.1～3％之中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Zn：0.2～6％以及Cu：0.1～3％之中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Zn：0.2～6％以及Cu：0.1～3％之中的至少一种。
11.根据权利要求3所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
12.根据权利要求4所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
13.根据权利要求5所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
14.根据权利要求6所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
15.根据权利要求7所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
16.根据权利要求8所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
17.根据权利要求9所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
18.根据权利要求10所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Mg：0.2～6％。
19.根据权利要求1所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述复合板还具有配置在所述芯材与所述第1钎料之间的中间材料，该中间材料含有Mg:0.2～6％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。
20.根据权利要求2所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述复合板还具有配置在所述芯材与所述第1钎料之间的中间材料，该中间材料含有Mg:0.2～6％，余量具有由Al以及不可避免的杂质构成的化学成分。
21.根据权利要求19所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Si：4～13％。
22.根据权利要求20所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Si：4～13％。
23.根据权利要求3～22中任一项所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述中间材料还含有Bi：0.02～1.2％。
24.根据权利要求1～22中任一项所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述第1钎料必须含有Si：6～13％，还含有选自Mg：0.2～1.2％、Li：0.004～0.1％、Be：0.004～0.1％以及Ca：0.005～0.03％中的1种或2种以上。
25.根据权利要求23所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述第1钎料必须含有Si：6～13％，还含有选自Mg：0.2～1.2％、Li：0.004～0.1％、Be：0.004～0.1％以及Ca：0.005～0.03％中的1种或2种以上。
26.根据权利要求24所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
所述第1钎料还含有Bi：0.004～0.2％。
27.根据权利要求1～22中任一项所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
在进行所述钎焊处理前利用酸或碱对所述中空结构体进行蚀刻。
28.根据权利要求24所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
在进行所述钎焊处理前利用酸或碱对所述中空结构体进行蚀刻。
29.根据权利要求25所述的铝结构体的制造方法，其特征在于，
在进行所述钎焊处理前利用酸或碱对所述中空结构体进行蚀刻。
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